CN102575713B - 壳型径向滚针轴承用外圈及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有底圆筒状的壳型径向滚针轴承用外圈(6a)，不导致成本增大，提高该底板部(9a)及底板部(9a)和圆筒部(8a)的连续部的疲劳强度，并且，还实现外圈(6a)的防锈性能及防脱性的提高。由于是金属材料，因此在得到具有圆筒部及底板部的中间原材料(35)之后，对该中间原材料(35)实施喷丸硬化处理，在圆筒部(8a)及底板部(9a)的外面侧的表面及表层部分产生残留压缩应力，比该内面侧的表层部增大，并且，将该外面侧的表层部的残留压缩应力在距表面至0.03mm的深度部分设置为700～1600MPa。

Description

壳型径向滚针轴承用外圈及其制造方法

技术领域

本发明涉及装入到被称为万向联轴节的十字轴式的万向接头的转动支承部等的、构成壳型径向滚针轴承的外圈及其制造方法的改良。

背景技术

为了将构成机动车的转向装置、传动轴的、相互不存在于相同直线上的一对转动轴的端部彼此可传递转动力(转矩)地结合，以往，使用被称为万向联轴节的十字轴式的万向接头。该十字轴式的万向接头如图6所示具备十字轴2和将固定在上述转动轴的两方的端部的、各自的前端部分成两支的一对轭1a、1b。在设置在轭1a、1b的、各个一对的前端部设有分别相互同心的一对圆孔3。而且，将构成十字轴2的轴部4的各自的前端部经由壳型径向滚针轴承5都可转动地支承在这些圆孔3内。

这些壳型径向滚针轴承5，如图7所示，具备外圈6及多个滚针7。外圈6具备：例如通过实施由对成为原材料的金属板施加压力等而产生的拉深加工，而将整体形成为有底圆筒状并内嵌固定于圆孔3的圆筒部8；在堵住该圆筒部8的一端(图7中的左端)开口的状态下设置的底板部9；在从圆筒部8的另一端缘(图7中的右端缘)向径向内方折弯的状态下设置的、圆圈状的内向凸缘部10。而且，将圆筒部8的内周面作为圆筒凹面状的外圈轨道11。另外，在底板部9的内侧面的中央部设置球状凸面状的凸曲面部12。另外，滚针7滚动自由地被设置在外圈轨道11和设置于十字轴2的轴部4的前端部外周面的圆筒凸面状的内圈轨道13之间。

另外，在该状态下，使轴部4的前端面的中央部与凸曲面部12的前端面接触。即，在图示的例子中，使轴部4的前端面的整体不与底板部9的内侧面接触，而仅使轴部4的前端面的中央部与凸曲面部12的前端面接触，据此，充分地降低作用在该接触部的摩擦力。据此，防止运转时在该接触部产生异常磨耗、发热胶着等不好的状态，并且降低为了使轭1a、1b相对于十字轴2摆动所需要的转矩，即，折弯转矩，由此，降低上述万向接头的转动阻力。另外，通过在轴部4的前端面和凸曲面部12的前端部之间的接触部施加适度的预压，从而防止轴部4在壳型径向滚针轴承5的内侧在轴方向上晃动，防止在轭1a、1b和十字轴2的结合部产生晃动。

另外，在图示的例子中，通过将圆环状的片部件15压缩夹持在存在于轴部4的基端缘的台阶部14和构成外圈6的内向凸缘部10之间，从而密封壳型径向滚针轴承5的内部空间。

顺便提及，在经由上述万向接头而结合了的上述转动轴的两方转动时，在构成外圈6的底板部9，从轴部4的前端面反复施加轴向负荷。另外，该轴向负荷与经由上述万向接头传递的转动力的大小成比例地变大。另一方面，在作为使用上述万向接头的装置的一例的、机动车的转向装置的领域中，近年来，正在推进电动式动力转向装置的普及。将该电动式动力转向装置之中、作为辅助动力源的电动马达等，在操舵时的转动力的传递方向上，设置在与上述万向接头的设置位置相比更靠上游侧部分(方向盘侧)的立柱型的装置，经由上述万向接头传递的转动力变大。其结果，由于反复施加到底板部9的轴向负荷也变大，因此若不充分地确保外圈6的疲劳强度，则如图8所示，可能在底板部9的中央部、该底板部9和圆筒部8的连续部产生龟裂等损伤。

外圈6的疲劳强度能够通过整体地增大外圈6的壁厚而得到提高。但是，在采用该方法的情况下，外圈6整体地大型化而重量增大。与之相伴，上述万向接头也大型化，重量增大。另外，在上述那样的万向接头中，在多数情况下，要求小型化及轻量化。从而，期望在与上述那样的立柱型的电动式动力转向装置组合的万向接头的领域中，不使外圈6的壁厚增大，而能够确保其的耐久性，期望在其他的领域中，即使外圈6的壁厚薄，也能够确保充分的耐久性。

作为响应这样的需求的结构，以往以来，如图9所示，公知将构成外圈6a的底板部9a的截面形状设置为多阶形状的结构(参照专利文献1～3)。若采用图9所示那样的结构，则能够不增大外圈6a的壁厚，而提高底板部9a及该底板部9a和圆筒部8的连续部的疲劳强度。但是，若采用如图9所示那样的结构，则产生如下问题：底板部9a的形状变复杂，用于制造的模具的设计变难，并且，该模具的调整变麻烦，生产率下降，制造成本增大。

另外，如上所述，随着输入到万向接头的转动力的增大，也有时在最坏的情况下，压入到上述圆孔3内的壳型径向滚针轴承5从轭脱出，产生上述转动轴的转动等的位置错位。与此相对，进行在壳型径向滚针轴承5的外圈6的外周面实施纹理加工(シボ加工)等表面加工。然而，通过压力加工，实施这样的表面加工是困难的，因此，存在在其他的工程中需要进行表面加工，与极大的劳力和大幅的成本提高相关联的问题。

另一方面，外圈6是金属制的，因此，该壳型径向滚针轴承5要求防锈性能。特别是，在万向接头使用于机动车等用途中时，该壳型径向滚针轴承5被放置在风吹雨打的环境中，因此，外圈6特别需要严格的防锈性能，有时对该外圈6实施防锈涂装。然而，即使在这样的情况下，存在在壳型径向滚针轴承5中通常所使用的外圈6中，得不到与防锈涂装充分的紧密贴合性的问题。

另外，有时在金属制的外圈6上，在组装之前就已经存在非常微小的氧化物、非常薄的斑点状的氧化物。发现它们的存在非常困难，并且，保持原状的话，产生轴承压入时的阻力增加、使用时氧化物成分混入到轴承内部等问题，因此，进行还包含极微小的成分在内地将氧化物预先除去。然而，存在对这样发现困难的微小的氧化物进行各个筛选操作，需要大的劳力和时间，也花费成本的问题。

在先技术文献

专利文献1：日本特开平3-62232号公报

专利文献2：日本实开平4-14819号公报

专利文献3：日本特开2006-125513号公报

专利文献4：日本特开2008-188610号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明是鉴于上述内容，涉及有底圆筒状的壳型径向滚针轴承用外圈，以提供能够至少不随着外径尺寸、壁厚的增大而大型化，不随着底板部的形状的复杂化而变化，从而提高该底板部及该底板部和圆筒部的连续部的疲劳强度的结构为目的。

另外，本发明涉及该壳型径向滚针轴承用的外圈，其目的在于，提供不白白地增大成本，而能够防止轴承的脱出及随之产生的转动轴的转动等的位置错位的结构，另外，提供带来防锈性能的结构，还提供改善了组装性的结构。

解决课题的手段

本发明的壳型径向滚针轴承用外圈，其具备由金属材料将整体形成为一体的有底圆筒状并且在内周面设有外圈轨道的圆筒部和堵住该圆筒部的一端开口的底板部。而且，该壳型径向滚针轴承用外圈，将该圆筒部以例如过盈配合(締り嵌め)内嵌固定在设置于外侧部件的圆孔中，并且，在上述外圈轨道和设置于圆柱状的内侧部件的端部外周面的内圈轨道之间滚动自由地设置多个滚针，并且，在将上述内侧部件的端面抵接于上述底板部的内面中央部的状态下使用。再有，本发明很好地适用于将这些内侧部件的端面仅在上述底板部的内面中央部抵接的结构的装置中。

特别是，在本发明的壳型径向滚针轴承用外圈中，在上述圆筒部及底板部存在残留压缩应力。而且，将该残留压缩应力在这些圆筒部及底板部的外面侧的表层部设置得比在这些圆筒部及底板部的内面侧的表层部大。另外，将在这些圆筒部及底板部的外面侧的表层部之中、距表面至0.03mm的深度的表层部分中的残留压缩应力的大小设置为700～1600MPa。优选，在上述表层部之中，将表面的残留压缩应力的大小设置为1100～1500MPa。再有，在本发明中，表层部由表面和该表层部分的两方构成。

优选，将上述底板部的厚度尺寸T设置得比上述圆筒部的厚度尺寸t大。具体地说，将上述底板部的厚度尺寸T优选设置成上述圆筒部的厚度尺寸t的105～200％{T＝(1.05～2)t}，更优选设置成120～150％{T＝(1.2～1.5)t}。更进一步具体地说，将上述底板部的厚度尺寸T设置成1.2～3mm。再有，本发明的径向滚针轴承用外圈的径向尺寸处于5～50mm的范围，优选处于5～30mm的范围时能适用。

另外，本发明的壳型径向滚针轴承用外圈的制造方法的发明的特征在于，通过对由上述金属材料构成的圆板状的原材料板实施拉深加工成圆筒状，或者通过将由上述金属材料构成的圆柱状的原材料实施塑性加工成圆筒状，从而制成具有上述圆筒部及底板部的中间原材料，之后，对该中间原材料实施喷丸硬化处理，在这些圆筒部及底板部的外面侧的表层部产生残留压缩应力。再有，在本发明中，该喷丸硬化处理包括喷砂处理。

优选通过恰当地限制上述喷丸硬化处理的条件，从而管理上述圆筒部及底板部的外面侧的表面的表面粗糙度，改善与该表面的防锈涂装的紧密贴合性。另外，同样地，通过管理上述圆筒部的外面侧的表面的表面粗糙度，实现从设置于该外圈的上述外侧部件的上述圆孔的防脱。另外，同样地，优选在组装前的外圈中，除去存在于上述圆筒部及底板部的外面侧的表面的氧化物，改善该外圈的组装性。

本发明很好地适用于由圆板状的原材料板实施拉深加工而得到中间原材料的情况。此时，为了制造上述那样的壳型径向滚针轴承用外圈，首先，冲压具有与要制造的壳型径向滚针轴承用外圈的底板部的厚度尺寸同等以上的厚度尺寸的、作为原材料的金属板，做成圆板状的原材料板。接着，通过对该原材料板的径向方向靠外部分，在作为圆筒状凹面的冲模的内周面和作为圆筒状凸面的冲头的外周面之间，实施使厚度尺寸减少并塑性变形为圆筒状的拉深加工，从而做成具有上述圆筒部及底板部的中间原材料。之后，对该中间原材料实施喷丸硬化处理，在这些圆筒部及底板部的表层部产生残留压缩应力。

发明效果

根据本发明，在将在内侧部件的端面和底板部的内面的抵接部的摩擦损失抑制得较少的结构的壳型径向滚针轴承用外圈中，能够通过不随着外径尺寸、壁厚的增大而大型化，不随着底板部的形状的复杂化而变化地，对该底板部及圆筒部的外面侧的表层部赋予残留压缩应力，提高该底板部及该底板部和上述圆筒部的连续部的疲劳强度。

另外，通过将本发明的壳型径向滚针轴承用外圈，在形成中间原材料之后，实施喷丸硬化处理而得到，这样不追加特别的工序，对外圈的底板部的外侧面和/或圆筒部的外周面，良好地实现与防锈涂装的紧密贴合性，或从组装前的外圈的这些面除去氧化物，改善该外圈的组装性，或进而改善圆筒部的外周面的表面性状，实现防止该轴承的脱出及随之的转动轴的转动等的位置错位。

另外，在对圆板状的原材料板实施拉深加工成圆筒状而得到中间原材料的方法中，能够使用由低成本而得到的金属材料的原材料板，精度好地制造本发明的壳型径向滚针轴承用外圈，本发明的壳型径向滚针轴承用外圈能够将圆筒部的厚度尺寸设置得比底板部的厚度尺寸大，充分地增大该底板部相对于上述轴向负荷的刚性。

附图说明

图1是以将本发明的实施方式的一例安装在了使用部位的状态下所表示的、相当于图6的X部的放大图。

图2是以工序顺序表示用于得到外圈的形状的拉深加工的剖视图。

图3是在为了确认本发明的效果而进行的实验中使用了的实验装置的剖视图。

图4是表示为了获知外圈的底板部的厚度尺寸对该外圈的耐久性带来的影响而进行的实验的结果的图表。

图5是表示为了获知存在于外圈的外面侧的表层部的残留压缩应力对该外圈的耐久性带来的影响而进行的实验的结果的图表。

图6是装入了以往知晓的壳型径向滚针轴承的万向接头的局部剖视图。

图7是图6的X部放大图。

图8是表示通过从十字轴的轴部向外圈的底板部施加轴向的反复应力，而使该底板部破损了的状态的、与图7同样的图。

图9是表示将底板部的截面形状设置为多段形状的外圈的一例的局部剖视图。

具体实施方式

下面，一边参照图1及图2，一边以本发明的实施方式的一例为基础对本发明进行说明。再有，该例的特征为对外圈6a的制造方法进行了专研的方面和以下方面：以规定的分布在由圆筒部8a和底板部9a构成的有底圆筒状的外圈6a存在残留压缩应力，并且，将该外圈6a之中的底板部9a的厚度尺寸T设置得比上述圆筒部8a的厚度尺寸t大(T＞t)。其他的部分的结构及作用，由于与图6及图7所示的以往结构的情况同样，因此重复的图示以及说明省略或简略化，下面以该例的特征部分为中心进行说明。再有，下述的说明虽是以将本发明的壳型径向滚针轴承用外圈装入机动车用的十字轴式的万向接头的情况为前提，但本发明并不局限于该用途。

适用本发明的壳型径向滚针轴承用外圈6a由金属材料将整体形成为一体的有底圆筒状。作为金属材料，使用SCM415等的铬钼钢、SPCC等的冷轧钢、表面渗碳钢等的热处理钢、SAE1010等的磨光特殊带钢那样地，至少由热处理而可硬化表面的、铁系合金制的金属板。在该外圈6a中，作为内侧部件的轴部4的端面和外圈6a的底板部9a的内面，仅在中央部抵接，在这些面的靠径向外部分不抵接。通过该构成，基于与作为内侧部件的轴部4和作为外侧部件的轭1a、1b之间的轴向方向有关的伴随着相对位移的轴向负荷、轴部4和轭1a、1b之间的相对转动，将作用在这两面的抵接部的摩擦力(摩擦力矩)抑制得较小。而且，能够实现将在这两面的抵接部的摩擦损失降低并且将装入了十字轴式的万向接头等、本发明的壳型径向滚针轴承用外圈的各种机械装置的传递效率的提高。再有，在该例中，在该底板部的内面中央部形成朝向作为配对面的轴部4的端面突出的突曲面部，但也可以在轴部4的端面中央部形成朝向作为配对面的底板部的内面突出的凸曲面部。

这样，为了实现摩擦损失的降低，使作为内侧部件的轴部4的端面和外圈6a的底板部9a的内面仅在中央部抵接的结果，若轴部4相对于壳型径向滚针轴承用外圈6a，向被压入的方向轴向位移，轴部4将底板部9a的内面中央部推压，则该底板部9a倾向于向外面侧成为凸面的方向弹性变形。而且，分别在该底板部9a的外面施加拉伸应力，在作为该底板部9a和圆筒部8a之间的连续部的折弯部16施加弯曲力矩。

在本发明的壳型径向滚针轴承用外圈中，将圆筒部8a及底板部9a的外面侧的表层部(表面及距表面规定深度的表层部分)的残留压缩应力设置得比相同的内侧面的表层部大，因此，该残留压缩应力作用为抑制分别因上述拉伸应力而在底板部9a、另外因上述弯曲力矩而在折弯部16所产生的龟裂等损伤的力。即，若在底板部9a的外面存在残留压缩应力，则该残留压缩应力，即使在轴部4的端面中央部推压了底板部9a的内面中央部的情况下，也作为与该底板部9a向其外面侧成为凸面的方向弹性变形(外面侧伸张)相对抗的力而起作用。换言之，在底板部9a的刚性之中，相对于将该底板部9a的外面侧成为凸面的方向的力的刚性变高。

另外，该底板部的刚性，在作为用于使上述残留压缩应力产生的手段采用了喷丸硬化处理的情况下，通过与之相伴的加工硬化也变高。由此，即使在轴部4的端面推压了底板部9a的内面的情况下，该底板部9a不变形，或即使在变形了的情况下，将该变形程度抑制得较小。其结果，在底板部9a及折弯部16变得很难产生龟裂等损伤。另外，在存在于该底板部9a的外面侧的表层部的残留压缩应力，形成为龟裂产生于该底板部的倾向的情况下，向堵住该龟裂的方向进行作用，因此从这个方面也可得到损伤防止效果。

这样，在本发明中，在经由折弯部16的弯曲方向外侧相互连接的、外圈6a的外面之中的圆筒部8a的外周面及底板部9a的外侧面的表层部，存在残留压缩应力。在该例中，在这些圆筒部8a的外周面及底板部9a的外侧面，实施投扔粒状的投射材料的喷丸硬化处理。而且，在圆筒部8a及底板部9a的外面侧的表层部产生残留压缩应力。

在本发明中，将该残留压缩应力的大小，在该外面侧的表层部之中的、从表面到0.03mm的深度的表层部分设置为700～1600MPa。关于适用本发明的壳型径向滚针轴承用外圈6a的径向方向尺寸，包括装入一般的转向装置用的万向接头的尺寸，处于5～50mm的范围，更具体地说，处于5～30mm的范围。在处于该范围的大小的情况下，通过将圆筒部8a及底板部9a的外面侧的表层部之中的、上述表层部分中的残留压缩应力的值限制在上述范围内，能够将底板部9a的刚性充分地提高，充分地得到防止龟裂等的损伤的效果。该表层部分的残留压缩应力在该范围内高较好，优选为1000MPa以上，更优选为1200MPa以上。其中，即使将该表层部分的残留压缩应力增大为超过1600MPa，用于增大该残留压缩应力的值的成本也仅是白白地增多，不能期待超出其的耐久性提高效果，因此，其上限应该为1600MPa左右。

另外，在该例中，将圆筒部8a及底板部9a的外面侧的表层部之中的、表面中的残留压缩应力的大小设置为1100～1500MPa。据此，进一步增大底板部9a的刚性，而进一步充分地得到防止龟裂等的损伤的效果。根据同样的理由，优选1200MPa以上，更优选1300MPa以上，但其上限限制在1500MPa左右。

再有，在圆筒部8a及底板部9a存在以拉深加工为起因的残留应力。在该内面侧存在残留压缩应力的情况下，将该内面侧的残留压缩应力的值抑制地较小，该值保留在比上述外面侧的残留压缩应力的值充分地小的值。即，在本发明中圆筒部8a及底板部9a的内面侧的残留应力，不是与龟裂产生有联系的可能性的拉伸应力，只是作用在抑制龟裂产生的方向的压缩应力，该残留压缩应力的值并不成为问题。从而，这些内侧面的残留压缩应力的值很少就足够了。如此，若在这些内面侧存在大的残留压缩应力，则该残留压缩应力助长底板部9a向其外面侧成为凸面的方向进行弹性变形，因此不优选。由此，关于圆筒部8a及底板部9a的内面侧，不实施用于产生残留压缩应力的处理，或假若实施时，也仅停留在轻微的处理。从而，避免在进行用于在上述外面侧的表层部产生残留压缩应力的喷丸硬化处理时，上述投射材料势头迅猛地(勢いよく)进入到外圈6a的内侧。

另外，即使关于圆筒部8a的外周面及其表层部分，从耐久性提高的方面来看，也缺乏使大的残留压缩应力存在的必要性。但是，根据喷丸硬化处理的条件，即使对于圆筒部8a的外周面及其表层部分，在底板部9a的外侧面及其表层部分施加残留压缩应力时，也有同时产生残留压缩应力的情况，并且，该部分的大的残留压缩应力存在，并不会特别地不方便。

另外，在该例的情况中，将底板部9a的厚度尺寸T设置为比圆筒部8a的厚度尺寸t大(T＞t)。据此，能够进一步提高底板部9a的刚性，进一步提高防止龟裂等损伤的效果。较大的程度是将该底板部9a的厚度尺寸T设置为该圆筒部8a的厚度尺寸t的105％以上(T≥1.05t)，优选为120％以上(T≥1.2t)。再有，即使在底板部9a的厚度尺寸T与圆筒部8a的厚度尺寸t相同(T＝t)时，也能够充分地得到因将残留压缩应力施加到上述圆筒部8a及底板部9a的外面侧的表层部而产生的效果，但通过与该尺寸的限制相匹配，能够使该底板部9a和底板部9a与圆筒部8a之间的连续部的刚性进一步提高。

使该底板部9a的厚度尺寸增大程度的上限从底板部9a的强度确保的方面和担保加工的容易性的方面进行限制。即，圆筒部8a，作为径向滚针轴承的外圈发挥功能。从而，从通过以过盈配合内嵌固定到作为外侧部件的轭1a、1b的圆孔3，即使由该圆孔3的内周面支撑，也确保作为外圈轨道的内周面的滚动接触疲劳寿命(転がり疲れ寿命)的方面来看，必要最低限度的厚度t(例如，1～1.2mm左右)是必需的，有时也根据用途，确保1.5～2mm左右。另一方面，即使将底板部9a的厚度尺寸T较大地设置为必要以上，不仅使该底板部9a及折弯部16的疲劳强度提高的效果饱和，而且加工也变得麻烦，进而，径向滚针轴承用外圈6a的重量也会白白地增多。由此，不优选将底板部9a的厚度尺寸T超过圆筒部8a的厚度尺寸t的200％地较大地设置。优选应收纳在150％以内。

若考虑到这些方面，将底板部9a的厚度尺寸T设置为圆筒部8a的厚度尺寸t的105～200％{T＝(1.05～2)t}，优选设置为120～150％{T＝(1.2～1.5)t}。具体地说，将该圆筒部8a的厚度尺寸t设置为1～1.2mm，根据情况设置为1.5～2mm，将底板部9a的厚度尺寸T设置为1.2～3mm。

再有，圆筒部8a的开口端部为薄壁，通过将该薄壁部分向径向方向内方折弯而形成的内向凸缘部10，实现配置在圆筒部8a的内周面(外圈轨道)和作为内侧部件的轴部4的外周面(内圈轨道)之间的、多个滚针7的防脱。关于内向凸缘部10的外面侧的表层部，不需要特别地存在残留压缩应力。但是，同样地，在进行对圆筒部8a及底板部9a的外面侧的喷丸硬化处理时，妨碍投射材料撞上内向凸缘部10并在该内向凸缘部10的表层部分产生残留压缩应力。再有，只要专研投射材料的投射方向，该投射材料势头迅猛地进入到外圈6a的内部的情况，被内向凸缘部10防止。从而，在进行该喷丸硬化处理时，不特别需要堵住外圈6a的开口部的工夫。

再有，在本发明中，在为了在上述外面侧的表层部产生残留压缩应力而实施喷丸硬化处理时，能够使用公知的喷丸硬化处理装置。根据求出的残留压缩应力的值、外圈6a的形状、大小等，针对投射材料的材质、粒径、投射时间等，设定适当值。这些条件，根据各个场合的而不同，按照需要进行实验等，据此，求出上述适当值。

在本发明中，在对外圈6a的外面侧的表面实施防锈涂装的情况下，根据上述期望的残留压缩应力的值等而设定喷丸硬化处理的条件时，同时考虑到与防锈涂装的紧密贴合性，将上述投射材料的材质等条件最适合化，据此，能够得到根据防锈涂装的种类的、紧密贴合性良好的外面侧的表面。据此，能同时提高外圈6的防锈性能。再有，关于紧密贴合性，通过管理圆筒部8a及底板部9a的外面侧的表面的表面粗糙度，从而能进行调整。

同样，关于组装之前的外圈6，根据其表面的氧化物存在的状况等，将喷丸硬化处理的条件最适合化，通过喷丸硬化处理，调整残留压缩应力的值的同时，也可除去氧化物。据此，能同时改善外圈6的组装性。

另外，从防止作为轴承6a的外侧部件的轭1a、1b的从圆孔3的防脱的观点来看，也能够将该喷丸硬化处理的条件最适合化，调整残留压缩应力的值的同时，将难以防脱的外周面赋予到外圈6a的圆筒部8a。

从上述那样的观点来看，可以说优选即使对需要提高刚性的、底板部9a的外侧面以及作为底板部9a和圆筒部8a的连续部的折弯部16以外的部分即圆筒部8a的外周面，也积极地进行由喷丸硬化处理而产生的处理。

另外，关于外圈的底板部的外侧面及圆筒部的外周面，对用于改进其表面性状的底层处理(下地处理)等的表面加工，也能够通过纹理加工等的蚀刻而进行，但单独进行它们，成为表面加工工序的追加，导致极大的劳力和大幅的成本增加，并且，通过进行这些表面加工，不能将本发明所要求的残留压缩应力赋予到这些外面侧的表层部。另一方面，在进行上述那样的表面改进时，为了充分地提高该效果，就以往的喷丸处理条件而言，有时并不充分，实情为不得不反复多次的处理。然而，通过使用本发明的条件，作为原则进行一次处理，能同时得到赋予所要求的残留压缩应力和表面改进的两方的效果。

接着，参照图2说明本发明的壳型径向滚针轴承用外圈的制造方法之中的、使圆筒部8a的厚度尺寸t和底板部9a的厚度尺寸T不同的外圈6a的制造方法的一例。首先，将要制造的具有与外圈6a的底板部9a的厚度尺寸同等以上的厚度尺寸的、为原材料的金属材料的板从图2(A)所示的卷材18拉出，冲压该金属板，做成图2(B)所示的圆板状的原材料板19。接着，在图2(C)所示的第一冲头20的外周面和第一冲模21的内周面之间实施塑性变形为有底圆筒状的拉深加工，加工成有底圆筒状的第一中间原材料22。第一冲头20的外径和第一冲模21的内径之差的1/2(半径差)比原材料板19的厚度尺寸小，除去回弹量，与圆筒部8a的厚度尺寸t几乎一致。从而，通过上述拉深加工，减少原材料板19的厚度尺寸，并且形成应该成为圆筒部8a的部分。与此相对，应该成为底板部9的部分的厚度尺寸几乎保持为原材料板19的厚度尺寸。再有，这样的拉深加工经过多级地进行。从而，第一冲头20和第一冲模21的形状一点一点地不同，存在多组。

接着，如图2(D)所示，将第一中间原材料22之中的、应成为圆筒部8a的部分的前端部，在第二冲头23和第二冲模24之间碾压，成为应该成为内向凸缘部10的具有薄壁部的第二中间原材料25。

接着，如图2(E)所示，在将该第二中间原材料25通过第三冲模26按住的状态下，将在该第二中间原材料25之中的应成为底板部9a的部分，在第三冲头27的前端面和未图示的反向冲头的前端面之间碾压，在应成为底板部9a的部分的内面中央部形成局部球面状的凸曲面部12，成为第三中间原材料28。

接着，如图2(F)所示，将上述第三中间原材料28按住在第四冲头29和第四冲模30之间，除去(修边)存在于应成为内向凸缘部17的薄壁部的前端部的剩余部分，成为第四中间原材料31。

接着，如从图2(G)到图2(H)所示，在将该第四中间原材料31通过第五冲模32按住的状态下，通过预备弯曲加工冲头33和精加工冲头34依次折弯第四中间原材料31之中的薄壁部分，将该薄壁部作为内向凸缘部10，成为图2(H)所示的最终中间原材料35。该最终中间原材料35相当于具有本发明中的圆筒部及底板部的中间原材料。

接着，实施用于将作为外圈轨道发挥功能的圆筒部8a的内周面增高到需要的高度的热处理。最后，对该最终中间原材料35实施喷丸硬化处理，在圆筒部8a及底板部9a的表面及表层部分产生残留压缩应力。

如上所述地进行制造的、具备本发明的构成的外圈6a是将在构成万向接头的十字轴2的轴部4的端面和底板部9a的内面的抵接部的摩擦损失抑制得较小的结构，能够不随着外径尺寸的大型化、厚壁化还有底板部9a的形状的复杂化地提高该底板部9a及该底板部9a和圆筒部8a的连续部的疲劳强度。再有，通过提高与防锈涂装的紧密贴合性、排除氧化物的影响，能够提高外圈6a的防锈性。再有，通过调整外圈6a的圆筒部8a的外周面的表面性状，防止该外圈6a的脱落，提供不产生万向接头的转动等的位置错位的外圈6a.

在上述的例子中，说明了以下情况，通过对可用热处理至少使表面硬化的、金属材料(铁系合金制)的原材料板实施拉深加工，从而制造本发明的壳型径向滚针轴承用外圈。与此相对，如专利文献4中记载那样，通过对圆柱状的原材料实施作为塑性加工的一种的冷锻加工，也能够制造本发明的壳型径向滚针轴承用外圈。在这种情况下，也制造底板部的厚度尺寸比圆筒部的厚度尺寸大的、有底圆筒状的中间原材料，对该中间原材料实施用于表面硬化的热处理及用于在外面产生残留压缩应力的喷丸硬化处理。通过这样的冷锻加工制造壳型径向滚针轴承用外圈的情况，与在原材料板实施拉深加工的情况相比，需要增大模具的强度并且增大压力装置的容量等，代替设备成本增高，能够使材料的成品率提高。由此，在大量生产时，与上述拉深加工的情况相比，具有将制造成本抑制得较低的可能性。

实施例

为了确认本发明的效果对所进行的实验进行说明。在实验中，如图3所示，以过盈配合将作为供试验片的外圈6a的圆筒部8a内嵌固定到固定具36的保持孔37。该保持孔37作为贯通孔，外圈6a的底板部9a不支撑。在该状态下将多个滚针7和十字轴2的轴部4一起插入到外圈6a内，将该轴部4的前端面与底板部9a的内面抵接。而且，测定了通过推压杆38用在500～1500N的范围内变动的、变动负荷将该轴部4的前端面按压到底板部9a的内面并直到在作为供试验片的外圈6a上产生龟裂等的损伤的次数。

作为供试验片，准备有底板部的厚度T为0.84mm、1mm、1.2mm3种不同的种类的供试验片，每种各3个共计9个，准备有16种类、16个构成外圈6a的圆筒部及底板部的外面侧的表层部的残留压缩应力的值为各不相同的供试验片。关于底板部的厚度不同的9个供试验片，将表层部的残留压缩应力的值设置为1000～1200MPa。另外，关于残留压缩应力不同的16个供试验片，将底板部的厚度T设置为1.25mm。另外，外圈的外径都设置为16mm，圆筒部的厚度t都设置为1mm，关于材质，都为SCM415。另外，关于外圈的内面，不实施用于产生残留压缩应力的喷丸硬化处理，仅为随着拉深加工而产生的残留压缩应力。由此，关于上述外圈的内面的残留压缩应力的值，为实施喷丸硬化处理以前的状态的、与外侧面相同程度。在图4及图5中表示在这样的条件下进行的实验的结果。

图4表示底板部的厚度T给耐久性(直到破损所需要的轴向负荷的反复次数)带来的影响。根据图4所理解到地那样，在厚度T为0.84mm时在12万～20万次的反复负荷下，外圈破损，但若将该厚度T设置为1mm，则直到外圈破损的负荷的反复次数为74万～100万次，进而，若将厚度T设置为1.2mm，则直到破损的负荷的反复次数为1000万～1100万次，飞跃地增大。

另一方面，图5表示表层部的残留压缩应力给耐久性(直到破损所需要的轴向负荷的反复次数)带来的影响。根据图5所理解到地那样，在残留压缩应力为460～560MPa左右时在18万～94万次的反复负荷下破损，但若将残留压缩应力设置为830～1290MPa左右，则直到破损的负荷的反复次数为315万～1000万次，飞跃地增大。

这样，在将通常100万次左右作为可以(OK)水平的壳型径向滚针轴承用外圈的耐久性的实验中，确认了若残留压缩应力超过700MPa，则可反复300万次以上，若超过1100MPa，则可反复直到超过1000万次。再有，即使在1000万次的反复负荷下也不破损时，作为可以(OK)步骤，完成实验。

工业上利用的可能性

本发明很好地适用于装入机动车用途的十字轴式的万向接头的转动支承部的壳型径向滚针轴承用外圈，但并不局限于此，特别是广泛并且很好地适用于装入要求底板强度性能、防锈性能那样的各种机械装置的有底圆筒状的壳型径向滚针轴承用外圈。

附图标记的说明

1a、1b    轭

2         十字轴

3         圆孔

4         轴部

5         壳型径向滚针

6、6a     外圈

7         滚针

8、8a     圆筒部

9、9a     底板部

10        内向凸缘部

11        外圈轨道

12        凸曲面部

13        内圈轨道

14        台阶部

15        密封部件

16        折弯部

18        卷材

19        原材料板

20        第一冲头

21        第一冲模

22    第一中间原材料

23    第二冲头

24    第二冲模

25    第二中间原材料

26    第三冲模

27    第三冲头

28    第三中间原材料

29    第四冲头

30    第四冲模

31    第四中间原材料

32    第五冲模

33    预备弯曲加工冲头

34    精加工弯曲冲头

35    最终中间原材料

36    固定具

37    保持孔

38    推压杆

Claims (9)

1.一种壳型径向滚针轴承用外圈，其具备由金属材料将整体形成为一体的有底圆筒状并且在内周面设有外圈轨道的圆筒部和堵住该圆筒部的一端开口的底板部，该壳型径向滚针轴承用外圈，将该圆筒部内嵌固定在设置于外侧部件的圆孔中，并且，在上述外圈轨道和设置于圆柱状的内侧部件的端部外周面的内圈轨道之间滚动自由地设置多个滚针，并且，在将上述内侧部件的端面抵接到上述底板部的内面中央部的状态下使用该壳型径向滚针轴承用外圈，其特征在于， 

在上述圆筒部及底板部的外面侧存在通过实施用于产生残留压缩应力的手段而产生的残留压缩应力，在实施上述手段以前在上述圆筒部及底板部的外面侧及内面侧为相同程度的该残留压缩应力的值，在这些圆筒部及底板部的外面侧的表层部与在这些圆筒部及底板部的内面侧的表层部相比变大，并且，在这些圆筒部及底板部的外面侧的表层部之中，距表面至0.03mm的深度的表层部分中的残留压缩应力的大小为1100～1600MPa。 

2.根据权利要求1所述的壳型径向滚针轴承用外圈，其特征在于，上述底板部的厚度尺寸相对于上述圆筒部的厚度尺寸的比处于1.05～2的范围。 

3.根据权利要求2所述的壳型径向滚针轴承用外圈，其特征在于，上述底板部的厚度尺寸为1.2～3mm。 

4.根据权利要求1所述的壳型径向滚针轴承用外圈，其特征在于，在上述圆筒部及底板部的外面侧的表面不存在氧化物。 

5.一种壳型径向滚针轴承用外圈的制造方法，其为权利要求1中记载的壳型径向滚针轴承用外圈的制造方法，其特征在于，通过将由上述金属材料构成的圆板状的原材料板实施拉深加工成圆筒状，或者通过将由上述金属材料构成的圆柱状的原材料实施塑性加工成圆筒状，从而制成具有上述圆筒部及底板部的中间原材料，上述圆筒部及底板部的内面侧的残留压缩应力的值和外面侧的残留压缩应力的值为 相同程度，之后，对该中间原材料的圆筒部和底板部的外面侧实施喷丸硬化处理，在这些圆筒部及底板部的外面侧的表面及表层部分产生残留压缩应力，由此，使得在上述圆筒部及底板部的外面侧的表层部中的残留压缩应力的值比在上述圆筒部及底板部的内面侧的表层部中的残留压缩应力的值大，并且，在上述圆筒部及底板部的外面侧的表层部之中，距表面至0.03mm的深度的表层部分中的残留压缩应力的大小为1100～1600MPa。 

6.根据权利要求5所述的壳型径向滚针轴承用外圈的制造方法，其特征在于，冲压具有与要制造的壳型径向滚针轴承用外圈的底板部的厚度尺寸相等或其以上的厚度尺寸的、上述金属材料的金属板，做成上述圆板状的原材料板，接着，通过对该原材料板的径向靠外部分，在作为圆筒状凹面的冲模的内周面和作为圆筒状凸面的冲头的外周面之间，实施使厚度尺寸减少并塑性变形为圆筒状的拉深加工，从而做成具有上述圆筒部及底板部的中间原材料。 

7.根据权利要求5所述的壳型径向滚针轴承用外圈的制造方法，其特征在于，通过实施上述喷丸硬化处理，改善上述圆筒部及底板部的外面侧的表面的与防锈涂装的紧密贴合性。 

8.根据权利要求5所述的壳型径向滚针轴承用外圈的制造方法，其特征在于，通过在上述圆筒部的外面侧的表面实施上述喷丸硬化处理，实现防止该外圈从设置于上述外侧部件的上述圆孔脱离。 

9.根据权利要求5所述的壳型径向滚针轴承用外圈的制造方法，其特征在于，通过实施上述喷丸硬化处理，除去在上述圆筒部及底板部的外面侧的表面存在的氧化物。